在烧结过程中，粉末粒子之间产生了冶金结合。随烧结精密小径管的密度提高，精密小径管的强度、延性、韧性、导电率和热导率也随之增加。如果将不同的材料进行混合，相互扩散可以促进形成合金相和金属间化合物。

由于密度增加，精密小径管尺寸会发生收缩。为满足预期的公差要求，压实生坯的尺寸必须适当的大于实际工件尺寸。在烧结过程中，会残留部分孔隙；压制和烧结粉末冶金产品的残余孔隙率一般保留在5%～25%范围。

采用高温烧结，可进一步提高精密小径管密度和均质化程度，由此促进孔隙圆整和提高合金元素均匀性，使精密碳钢钢管热处理能达到预期的效果。在传统烧结温度1150℃（2100℉）下烧结，大部分氧化物发生还原，但小径精密管某些元素（如锰和铬）的氧化物需在更高温度的还原性气氛中才可发生还原。

这些氧化物降低力学性能，影响合金的热处理效果。高温烧结不仅提高改善了力学性能，也使粉末冶金精密小径管的热处理工序更加容易。网通常采用网带式炉对粉末冶金钢生坯进行烧结，过带式炉的最高工作温度通常为1150℃，现已有超该最高工作温度的网带式炉。

当烧结温度高于1150℃，通常广泛采用推杆式炉。采用更高的烧结温度（1150～1315℃，或2100～2400℉）的一个主要问题是增加了设备维护成本。压制和烧结精密小径管实现达到更高密度的工艺是，复压复烧（doublepressinganddoublesintering，DPDS）工艺。

通常情况下，该工艺的难度在于，初次烧结后碳发生溶解，粉末冶金精密小径管硬度太高，难以再进行压制。通过降低初次烧结温度，仅使少量石墨发生溶解，使该预烧结（presintered）精密小径管可容易进行再次压制，进一步致密化；第二次烧结温度采用正常烧结或高于正常烧结的温度。

通过复压复烧结工艺，精密合金小径管的密度可高达95%的理论密度。在传统压制和烧结工序中，通常压制确定了尺寸，但在烧结工序中，精密小径管致密化会使尺寸发生改变，产生收缩。此外，如小径精密钢管烧结过程有非均匀加热和冷却，可能发生翘曲或变形。

可采用再次压制、模压或定型方法恢复或提高尺寸精度。在冷加工和进一步提高密度的共同作用下，可提高精密小径管25%～50%的强度。根据粉末冶金钢精密小径管性能要求，可采用淬火加回火达到所需的强度或硬度要求。